一种小型化GPS干扰器的设计

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　　全球定位系统（Global Positioning System 简称GPS）在现代生活中已经被普遍应用，是信息时代国家的重要基础设施之一。然而，GPS 也有其脆弱性，比如1227.6MHz 的L2 信号强度到达地球表面的最小信号电平为-166dBW，相当于1000英里外的一个25 瓦的灯泡发出的光，可见信号是如何的弱。
　　信号自然容易受干扰。对GPS 干扰有多种形式，有压制式干扰、欺骗式干扰等。
　　压制式干扰是通过辐射大功率的噪声和类噪声干扰信号，使GPS 接收机接收到足以压制导航星信号的干扰能量，从而使得接收机不能捕获、跟踪GPS信号，以致无法完成定位解算。
　　GPS 接收机是在噪声和干扰背景下进行信号检测的，当目标信号能量与噪声或干扰能量之比（S/N）低于检测门限时，GPS 接收机将会由于解调出的数据误码率过高而难以获得准确可靠的导航定位信息，从而失去效能。
　　1 设计思想
　　在本GPS 干扰器设计中，使用噪声压制式干扰形式来干扰GPS 接收机。首先产生方波信号，通过方波产生锯齿波信号，然后让锯齿波信号驱动VCO 产生20MHz 带宽的干扰信号，最后再将信号进行放大，通过天线可将信号发射出去。
　　2 实现过程
　　2.1 方波的产生
　　图1 用555 定时器组成的占空比可调的多谐振荡器
　　方波信号利用定时器NE555 产生，由于GPS 信号有L1和L2 两个频段，GPS 干扰器分别要输出两路20MHz 带宽的干扰信号，因此采用NE556（集成有两个NE555）来产生两路方波信号。通过选择合适的外围电路参数（R、C），NE556 可以组成两个占空比可调的多谐振荡器，输出需要的方波信号。

　　2.2 锯齿波的产生
　　产生宽带信号的关键是锯齿波，用HEF4066BT 产生电压范围可调的锯齿波，通过调整合适的电压范围驱动后级VCO调谐到所需的频段。HEF4066BT 是4 双向模拟开关，即包含4 路独立的开关，每个开关都有一个控制端（E）和输入输出端(Y/Z)，每个开关中有MOS 管组成的开关电路。当E 为高电平时，Y 与Z 之间形成通路；当E 为低电平时，Y 与Z 断开。
　　HEF4066BT 内部的结构如图2 所示。
　　图2 HEF4066BT 的内部结构图
　　本设计中选用2 路开关，分别由NE556 产生的两路方波控制E 端。在Y 与Z 端加电源、电阻及电容电路，在E 的控制下产生锯齿波电压。调整电阻R 和电容C，可以调整锯齿波的电压范围。这里的电阻R 用可调电位器。其外接电路图如下。
　　图3 HEF4066BT 的外接电路图
　　2.3 宽带信号的产生
　　宽带信号由锯齿波驱动压控振荡器（VCO）产生，压控振荡器是一种电压/频率变换电路（V/F 变换电路），它的振荡频率受输入的模拟电压信号控制。这里选择十三所的两个L频段的VCO，分别为L1 频段的MVCO1600 和L2 频段的MVCO1250，要产生中心频率为1575.42MHz 的20MHz 带宽的信号，MVCO1600 的调谐电压范围在1.5~1.9V；产生中心频率为1227.6MHz 的20MHz 带宽的信号，MVCO1250 的调谐电压范围在1.2~1.6V。这些调谐电压可通过选择前端合适的R 和C 值输出给VCO。
　　2.4 宽带信号的放大
　　VCO输出的信号幅度较小，需要进行信号放大，放大器选用mini 公司的VAM3，放大器增益为10dB。
　　2.5 电源
　　电路供电也是设计中很重要的一部分，本电路中电源为外接+5V 的直流电。电源输入接有滤波电容、地线接地良好，可减少传导和辐射干扰，确保有效的电磁兼容性。
　　3 实测输出结果
　　电路调试完毕后从频谱分析仪上观察到的频谱如图4。
　　4 结语
　　本文设计的GPS 干扰器电路结构简单，并且可以小型化。
　　干扰手持GPS 接收机的作用范围在几十米，如若需要干扰作用距离更远，后期还可以选用大功率的放大器件，具有一定的扩展性。